不同刀具材料的基本性能分析

1. 硬度與耐磨性  

硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。切削金屬所用刀具切削刃的硬度，一般都在60HRC以上。

淬火工具鋼的硬度主要取決于含碳量。因此，工具鋼的含碳量都比較高。工具鋼熱處理后的硬度可達60~65HRC（81.2~84HRA）。

硬質(zhì)合金的主要成分是難熔金屬碳化物，這些碳化物的硬度很高，因此，硬質(zhì)合金的硬度可達89~94HRA。

陶瓷材料的主要成分是氧化鋁，氧化鋁的硬度很高，而且燒結(jié)時不需加粘結(jié)劑，因此陶瓷的硬度金剛石是人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最硬的材料，其硬度可高達91~95HRA。

金剛石是人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最硬的材料，其硬度可達10000HV、立方氮化硼硬度僅次于金剛石，硬度可達8000~9000HV。

耐磨性是刀具應(yīng)具備的主要條件之一，它是決定刀具壽命的主要因素。材料的耐磨性是材料的硬度、強度、化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)的綜合反應(yīng)。

一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。例如各種工具鋼的硬度基本相同，但耐磨性卻相差很大，合金工具鋼中的合金碳化物分布在馬氏體基體上，比單一的馬氏體組織具有更高的耐磨性。高速工具鋼中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~20%的合金碳化物，其耐磨性比一般合金工具鋼要高。常用硬質(zhì)合金中含有更大量的（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%~95%）合金碳化物,其耐磨性比高速工具鋼還要高15~20倍。

2. 強度及韌度

現(xiàn)有刀具材料中，高速工具鋼具有較高的強度和韌度，因此能用于重負荷條件下的加工。常用硬質(zhì)合金的抗彎強度只有高速工具鋼的1/3~1/2左右，沖擊值則更低。陶瓷刀具的抗彎強度僅及高速工具鋼的1/5左右，沖擊值則低得多。

3. 耐熱性

耐熱性也是衡量刀具材料切削性能的主要標(biāo)志。非合金工具鋼的耐熱性最低，能維持切削性能的最高溫度僅為200~250℃。合金工具鋼的耐熱性較好，在300~400℃的溫度下仍能保持較好的切削性能。高速工具鋼是一種高合金工具鋼，在500~600℃的高溫下，切削性能仍比較好。鑄造鈷基合金在700~850℃時硬度仍無顯著變化。

硬質(zhì)合金的耐熱性更高，一般在800~1000℃的高溫下尚能進行切削。而陶瓷刀具在1200℃的高溫下仍能保持很高的硬度。至于超硬刀具材料（如立方氮化硼），在1400℃時仍能保持很好的切削性能。

4. 導(dǎo)熱性

刀具在切削時，有相當(dāng)一部分熱量需要由刀具傳出。因此，刀具的導(dǎo)熱性越好，從刀具傳出的熱量也就越多，有利于降低切削區(qū)的溫度。

5. 工藝性能

刀具材料的工藝性能包括刀具材料的被切削性能、磨削性能、高溫塑性變形性能、熱處理性能和焊接性能等。

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